某高層住宅傾斜原因分析

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市人口逐漸增多，高層住宅成為了城市擴展的主要方向。上海及周邊城市軟土地基上的高層住宅大多采用鋼筋混凝土剪力墻結構，基礎為樁基礎。雖然高層住宅設計施工工藝已相當成熟，且現(xiàn)行的規(guī)范已對該類房屋進行了詳細的規(guī)定，但仍有個別房屋出現(xiàn)了傾斜變形等情況，嚴重時影響結構安全。

造成房屋傾斜的原因有多種，如：地基土存在不良土質，地基處理和樁型選擇不當，導致房屋出現(xiàn)傾斜；上部結構荷載分布不均或存在不均勻大面積覆土，結構荷載重心與基礎面積形心偏離過大，導致房屋出現(xiàn)傾斜；相鄰基坑工程或市政工程施工引起土體變形，導致房屋出現(xiàn)傾斜等。本文將結合工程實例，來分析地基加固處理不當對房屋傾斜變形的影響。

1 工程概況

某住宅小區(qū)由多幢高層居民住宅、2 幢2 層的商業(yè)用房和地下車庫組成，2013 年竣工交付使用（圖1）。

小區(qū)地下車庫為1 層整體車庫，與高層住宅之間采用后澆帶處理。地下車庫西北側為水泵房和消防水池，消防水池重260 t（18.3 kN/m2）。地下車庫采用筏板基礎，持力層為第③層淤泥質粉質黏土層。

住宅樓A 樓位于小區(qū)西南角，地上18 層，地下1 層。房屋東西向2 個單元，中部采用伸縮縫分隔。房屋基礎采用靜壓預應力高強管樁基礎（PHC 管樁），樁長37～39 m，樁端持力層為第⑦層粉細砂。上部結構為鋼筋混凝土短肢剪力墻結構，樓板均為現(xiàn)澆板。

圖1 總平面圖

A 樓西南角有2 幢2 層框架結構商業(yè)用房（1#和2#樓），采用柱下獨立基礎，直接擱置在地下車庫頂板上。

2 土層地質概況

根據(jù)地質勘察報告（表1），該小區(qū)場地原為農田、村莊及溝塘。第③層淤泥質粉質黏土層為軟弱土，A樓附近厚度介于8.4～12.6 m。

表1 土層地質概況

3 地基加固處理

2013 年，A 樓和西南角兩幢商業(yè)用房主體結構施工完畢后，發(fā)現(xiàn)2#商業(yè)用房房屋出現(xiàn)了墻體開裂、變形等損壞現(xiàn)象。為控制商鋪地下室基礎的后期沉降，施工單位前后兩次對地下室西南角和A 樓西側區(qū)域采用高壓旋噴注漿樁進行加固處理。

3.1 第1 次加固

2013 年7 月— 8 月，采用高壓旋噴注漿樁對商鋪下地下室地基土進行第1次加固處理。注漿孔位于地下車庫，共計644 個。注漿加固深度10 m，主要加固第③層淤泥質粉質黏土。

然而，采用高壓旋噴注漿加固處理后，地下車庫西南角的沉降仍在發(fā)展，兩幢商業(yè)用房出現(xiàn)了明顯向西南方向傾斜的現(xiàn)象。

3.2 第2 次加固

2014 年6 月—8 月，采用高壓旋噴注漿對地下車庫及A 樓西側進行第2 次地基土進行加固處理。注漿孔共計161 個，孔深10 m，主要加固第③層淤泥質粉質黏土。

經(jīng)兩次加固處理后，地下車庫西南角及A 樓西側沉降仍在發(fā)展。A 樓西單元出現(xiàn)了明顯的向西傾斜，房屋東西兩個單元間的變形縫出現(xiàn)了拉開現(xiàn)象。房屋主體結構出現(xiàn)了地下室頂板貫穿裂縫、剪力墻貫穿裂縫，混凝土梁斜向貫穿裂縫等損壞現(xiàn)象，上部結構底層西側部分剪力墻斜向貫穿開裂等損壞現(xiàn)象。非承重構件中出現(xiàn)填充墻界面裂縫、斜向裂縫、門窗角裂縫、外墻面粉刷起殼開裂、變形縫拉開等損壞現(xiàn)象。

3.3 錨桿靜壓樁加固

由于A 樓西側及地下車庫出現(xiàn)了結構性損傷，且房屋沉降在不斷發(fā)展。2016 年9 月，采用錨桿靜壓樁對地下室西南角和A 樓西側區(qū)域進行了加固處理，其中，錨桿靜壓樁采用250 mm×250 mm預制混凝土方樁，樁長22 m，樁身為混凝土C30。樁端持力層為第⑥層土粉質黏土夾粉土（圖2）。

4 沉降跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)

施工過程中，對A 樓進行了沉降跟蹤監(jiān)測（圖1），監(jiān)測結果如下（圖3）。

（1）從2012 年4 月初始測量，至2013 年7 月第1 次注漿地基加固前，A 樓各測點沉降較緩慢，差異沉降不明顯，各測點累計沉降值介于-7.38～-8.78 mm（2013 年7月8 日）。

（2）2013 年7 月第1 次注漿地基加固后至2014 年6 月第2 次注漿地基加固處理前，A 樓各測點沉降較緩慢，差異沉降不明顯，各測點累計沉降值介于-8.22～-11.72 mm（2013 年12 月12 日）。

圖2 錨桿靜壓樁加固剖面圖

圖3 累計沉降曲線圖

（3）在2014 年6 月對A 樓西側進行高壓旋噴注漿地基加固后，房屋西側測點CJ05 和CJ06 的沉降急劇增大。至2016 年6 月錨桿靜壓樁施工前，CJ05 累計沉降值為-44.04 mm，CJ06 累計沉降值為-43.43 mm。

（4）2016 年6 月錨桿靜壓樁地基加固施工后，A 樓各測點沉降逐漸趨緩。

5 傾斜測量數(shù)據(jù)

傾斜測量結果表明，A 樓東單元無明顯整體傾斜方向，各測點傾斜率較小，介于0.1‰～1.0‰。西單元基本呈向西方向傾斜，傾斜率介于2.3‰～3.0‰，小于《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB 50007—2011）規(guī)定的限值3‰。

1#房屋基本呈向西、向南方向傾斜，其中，向西方向傾斜率介于1.5‰～7.6‰，向南方向傾斜率介于7.0‰～12.0‰。

2#房屋基本呈向西、向北方向傾斜，其中，向西方向傾斜率介于12.0‰～22.5‰，向北方向傾斜率介于2.3‰～5.8‰。

6 結構承載力和沉降驗算

根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》（GB 50009—2012）、《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 50010—2010）等現(xiàn)行國家和地方標準，采用中國建筑科學研究院結構研究所PKPM 系列PMCAD、SATWE 等計算軟件，對A樓房屋建立模型，進行承載力驗算，并進行沉降估算。

6.1 主體結構承載力驗算結果

經(jīng)驗算，A 樓、兩幢商業(yè)用房及地下車庫主體結構構件截面尺寸、配筋等滿足規(guī)范要求，結構承載力滿足規(guī)范要求。

6.2 地基承載力驗算結果

經(jīng)驗算，A 樓作用在單樁樁頂?shù)淖畲蠛奢d介于1 103～1 149 kN，小于單樁豎向承載力1 350 kN。西側地下車庫（2#樓下）基礎底面反力為13.1 kPa（＜70 kPa），地基承載力滿足規(guī)范要求。

6.3 沉降估算

經(jīng)驗算，A 樓估算最終沉降量為40.3～47.0 mm，地下車庫最終沉降量為19.7 mm。地下車庫與A 樓沉降差明顯。

7 房屋傾斜原因分析及結論

根據(jù)房屋的建筑結構概況、地基加固處理情況和沉降跟蹤監(jiān)測結果，結合房屋出現(xiàn)的損壞狀況，分析房屋產(chǎn)生傾斜的原因如下。

（1）地下車庫采用筏板基礎，基礎底板位于第③層淤泥質粉質黏土層上（土層厚14.30～18.30 m），該層土為高壓縮性土，屬于典型的軟弱地基。雖經(jīng)地下車庫補償基礎計算，地基承載力滿足要求，但第③層土沉降量大，固結時間長，且地下車庫西北側為水泵房和消防水池，消防水池荷載較大，車庫基礎未采取特殊處理措施。地下車庫局部荷載過大，導致地下車庫北側區(qū)域南高北低，2#樓向北傾斜，房屋不均勻沉降明顯。

（2）高壓噴射流擾動土體，導致房屋產(chǎn)生附加沉降，進而產(chǎn)生上部結構損傷。高壓旋噴注漿法主要通過高壓噴射流切割破壞土體，使固化劑與土混合，形成水泥土，以提高地基承載力，減小沉降。該房屋已竣工交付使用，采用高壓旋噴注漿法對其進行地基加固，不但擾動了原有地基土，導致土體沉降，而且軟弱土層固結緩慢，需要經(jīng)過一定的時間土體固結以后，沉降才有可能趨緩。房屋先后兩次采用高壓旋噴注漿樁進行地基加固處理，加固深度均為10 m。高壓旋噴注漿樁對原有地基土第③層淤泥質粉質黏土層的擾動，加劇了房屋的沉降和結構開裂損壞。直至2016 年9月采用錨桿靜壓樁進行地基加固后，沉降才逐步趨緩。

由此可見，高壓旋噴注漿法不適用于既有高層住宅的地基加固處理。